Варианты взаимодействия нервных клеток

Пределы познавания и соответственно моделирования нервной системы безграничны. Мы хотим предложить читателю не готовые модели, а только варианты схем различного взаимодействия нервных клеток с участием аксонов и синапсов.

Возможно, что эти схемы наведут читателей на мысли о построении подобия нервных сетей и практическом использовании их в технических моделях.

Несколько возможных вариантов нервных сетей представлено на рис. 96. На рис. 96,а показана схема простой передачи возбуждения от нейрона 1 к нейрону 2. Здесь нейрон 2 всегда находится в таком же состоянии, как 1: он возбужден (1) или не возбужден (0). На рис. 96,б связь отличается тем, что нейрон 3 может возбуждаться от нейрона 1 и 2, правда, при последовательном воздействии возможны задержки возбуждения нейрона 3. На рис. 96,в показана сеть, в которой нейрон 3 возбуждается при одновременном возбуждении нейронов 1 и 2. На рис 96,г затормаживающий синапс характеризуется шлейфом (петлей); при этом предполагается, что при возбуждении нейрона 2 воздействие обоих синапсов нейрона 1 не оказывает на нейрон 3 никакого влияния, т. е. этот нейрон может возбудиться только тогда, когда возбужден 1, а 2 не возбужден (абсолютное торможение). Сеть на рис. 96,д имеет два выхода; нейрон 3 возбуждается только тогда, когда он принимает раздражение от 1 или когда нейрон 2 возбужден, но не два раза подряд. Точнее, из непрерывной последовательности раздражений дальше проводится только последнее раздражение. В противовес этому выход 4 возбуждается только тогда, когда нейрон 2 получает раздражение два раза подряд или много раз, в результате чего отдельные раздражения остаются недейственными, в то время как при связанной последовательности раздражений передаются все раздражения (число их уменьшается на 1).

Если 1 - окончание рецептора тепла, а 2 - холода на поверхности тела и далее 3 передает тепловое раздражение к мозгу, а 4 - холода, то можно с помощью описанной системы моделировать случай, когда при кратковременном соприкосновении нашей кожи с холодным предметом ощущается тепло, а при продолжительном - холод. На рис. 96,e₁ показано относительное торможение, нейрон 1 действует тормозяще только тогда, когда возбуждены нейроны 2 или 3; если возбуждены оба нейрона одновременно, то торможение неэффективно. На рис. 96, е₂ показана такая же характеристика для абсолютного торможения и запаздывания (замедления).

Рис. 96. Варианты нервных сетей

На рис. 96,ж наглядно представлено торможение с запаздыванием. Три ветви вызывают сильное раздражение, так что после какого-то времени клетка 96,в подвергается торможению и раздражение, поступающее от нейрона 2, дальше не распространяется.

В последующую единицу времени это тормозящее воздействие уже затухнет. Система на рис. 96, ж₂ имеет такие же характеристики, как и 96,ж₁.

На рис. 96,з раздражение должно быть вызвано один-два раза, нейрон 2 мог передать раздражение дальше, получить n раздражений на входе и n-1 раздражений на выходе. Подтверждение условного рефлекса Павлова дают обе системы на рис. 96,u₁ и u₂. На рис. 96,u₁ предполагается, что при одновременном раздражении нейронов 1 и 2 появляется обозначенная штриховой линией ветвь, вследствие чего нейрон 3 может возбудиться только посредством нейрона 1. В системе на рис. 96,u₂ нет необходимости образования новых элементов: средняя клетка имеет положительную обратную связь. Если нейроны 1 и 2 получат раздражение одновременно, то средняя клетка с этого момента всегда находится в возбужденном состоянии, так что только нейрон 1 может возбудить нейрон 3.

Следует сказать, что приведенные схемы являются только идеализированными набросками анатомических нервных систем, а шлейфообразное окончание тормозного синапса в схемах является полностью гипотетическим.